JP6484434B2 - ポリアセタール樹脂組成物及びその成形体 - Google Patents
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[1]ポリアセタール樹脂(A)とカーボンブラック(B)とオレフィン樹脂(C)とエステル化合物(D)とを少なくとも含み、
ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)5質量部以上30質量部以下を含み、
カーボンブラック(B)のフタル酸ジブチル吸油量が、100mL/100g以上300mL/100g以下であり、
カーボンブラック(B)のよう素吸着法によるBET比表面積が、20mg/g以上100mg/g以下であり、
JIS K7194に準拠して測定した体積固有抵抗率が、100Ωcm以上102Ωcm以下であり、
ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が、15%以上である、ポリアセタール樹脂組成物。
[2]ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が、20%以上である、[1]に記載のポリアセタール樹脂組成物。
[3]ポリアセタール樹脂(A)の数平均分子量が、50,000以上150,000以下である、[1]又[2]に記載のポリアセタール樹脂組成物。
[4]エステル化合物(D)が、脂肪族ジエステル及び/又は脂肪族トリエステルである、[1]〜[3]のいずれか1に記載のポリアセタール樹脂組成物。
[5]ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、エポキシ系化合物(E)0.1質量部以上5質量部以下をさらに含む、[1]〜[4]のいずれか1に記載のポリアセタール樹脂組成物。
[6][1]〜[5]のいずれか1に記載のポリアセタール樹脂組成物を含む成形体。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、ポリアセタール樹脂(A)とカーボンブラック(B)とポリオレフィン化合物(C)とエステル化合物(D)とを少なくとも含み、ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)5質量部以上30質量部以下を含み、カーボンブラック(B)のフタル酸ジブチル吸油量が100mL/100g以上300mL/100g以下であり、カーボンブラック(B)のよう素吸着法によるBET比表面積が20mg/g以上100mg/g以下であり、JIS K7194に準拠して測定した体積固有抵抗率が100Ωcm以上102Ωcm以下であり、ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が15%以上である。
本実施形態においてポリアセタール樹脂(A)としては、ポリアセタールホモポリマー及びポリアセタールコポリマー等が挙げられる。ポリアセタールホモポリマーとして、具体的には、ホルムアルデヒドの単量体又はその3量体(トリオキサン)若しくは4量体(テトラオキサン)等のホルムアルデヒドの環状オリゴマーを単独重合して得られる重合体等が挙げられる。したがって、ポリアセタールホモポリマーは、実質的にオキシメチレン単位からなる。
[R1R2R3R4N+]nX- n ・・・ (1)
ここで、式(1)中、R1、R2、R3及びR4は、各々独立して、置換又は非置換の炭素数1〜30のアルキル基;炭素数6〜20のアリール基;置換又は非置換の炭素数1〜30のアルキル基における少なくとも1個の水素原子が炭素数6〜20のアリール基で置換されたアラルキル基;、又は炭素数6〜20のアリール基における少なくとも1個の水素原子が炭素数1〜30の置換又は非置換のアルキル基で置換されたアルキルアリール基を示す。上記置換又は非置換のアルキル基は直鎖状、分岐状、若しくは環状である。前記置換アルキル基における置換基は、ハロゲン原子、水酸基、アルデヒド基、カルボキシル基、アミノ基、又はアミド基である。また、前記非置換のアルキル基、アリール基、アラルキル基、アルキルアリール基において水素原子がハロゲン原子で置換されていてもよい。nは1〜3の整数を示す。Xは水酸基、又は炭素数1〜20のカルボン酸、ハロゲン化水素以外の水素酸、オキソ酸、無機チオ酸若しくは炭素数1〜20の有機チオ酸の酸残基を示す。
P×14/Q ・・・ (2)
ここで、式(2)中、Pは第4級アンモニウム化合物のポリアセタールコポリマーに対する濃度(質量ppm)を示し、14は窒素の原子量であり、Qは第4級アンモニウム化合物の分子量を示す。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、カーボンブラック(B)を含む。また、ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)を5質量部以上30質量部以下含む。さらに、カーボンブラック(B)のフタル酸ジブチル吸油量が100mL/100g以上300mL/100g以下であり、カーボンブラック(B)のよう素吸着法によるBET比表面積が20mg/g以上100mg/g以下である。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、オレフィン樹脂(C)を含む。本実施形態におけるオレフィン樹脂(C)は、下記一般式(3)により表されるオレフィン化合物のホモ重合体、下記一般式(3)で表されるオレフィン化合物を全体のモノマー単位に対して60mol%以上の範囲で含む共重合体、及びそれらの変性体からなる群より選ばれる1種以上のオレフィン樹脂である。
本実施形態におけるポリアセタール樹脂組成物は、エステル化合物(D)を含む。エステル化合物(D)を含むことにより、押出加工時においてポリアセタール樹脂(A)中へのカーボンブラック(B)の分散性が向上し、押出機からストランドが押し出される際に発生する異物(目ヤニ)の量を少量に抑えることができる。これにより、目ヤニの混入による導電性の低下を抑えることができる。これに加え、ポリアセタール樹脂組成物の成形時においても、金型と金型汚染の原因となる物質の間にエステル化合物(D)が介在するようになり、連続成形時の金型汚染を低いレベルに抑えることができ、汚染されても汚染物を容易に除去することができる。また、ポリアセタール樹脂組成物にエステル化合物(D)を含むことで、長期間の靱性保持性能も得ることができる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、エポキシ化合物(E)をさらに含むことが好ましい。エポキシ化合物(E)に加えて、エポキシ化合物硬化性添加剤をさらに含むことはより好ましい。また、エポキシ化合物(E)及びエポキシ化合物硬化性添加剤は、長期連続成形時の金型汚染が少ないポリアセタール樹脂組成物を得るといった観点と、高い靱性及び長期間の靱性保持の観点とから、ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、各々独立して、0.1質量部以上10質量部以下であることがより好ましく、0.5質量部以上5質量部以下であることがさらに好ましい。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、従来ポリアセタール樹脂組成物に使用されている各種安定剤を含むことができる。安定剤として、具体的には、下記の酸化防止剤、ホルムアルデヒド又はギ酸の捕捉剤等が挙げられる。これらは1種のみを単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、本発明の目的を損なわない範囲で、かつ所望の特性に応じて、従来ポリアセタール樹脂組成物に使用されている各種添加剤を含むことができる。添加剤として、具体的には、下記の無機充填剤、結晶核剤、導電剤、熱可塑性樹脂、熱可塑性エラストマー、顔料等が挙げられる。これらは1種のみを単独で使用してもよく2種以上を組み合わせて使用してもよい。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、ISO294−1に準拠して成形された多目的試験片を用いて、JIS K7194に準拠して測定された体積固有抵抗率が100Ωcm以上102Ωcm以下であり、100Ωcm以上7×101Ωcm以下であることが好ましく、100Ωcm以上5×101Ωcm以下であることがより好ましい。当該体積固有抵抗率が100Ωcm以上102Ωcm以下であることによって、より広範な用途に適用可能なポリアセタール樹脂組成物を得ることができる。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が15%以上であり、好ましくは20%以上である。引張破壊呼び歪が15%以上であるポリアセタール樹脂組成物は、機械的特性に優れ、成形体が割れを起こしにくくなる。また、当該引張破壊呼び歪の上限値は、特に限定されないが、例えば、200%である。
本実施形態のポリアセタール樹脂組成物は、上述したポリアセタール樹脂(A)100質量部と、特定のカーボンブラック(B)5質量部以上30質量部以下と、オレフィン樹脂(C)と、エステル化合物(D)と、必要に応じてその他の成分とを、溶融混練することにより製造できる。
本実施形態の成形体は、上述のポリアセタール樹脂組成物を含む。そのためには、上述のポリアセタール樹脂組成物を成形することにより、本実施形態の成形体を得ることができる。ポリアセタール樹脂組成物を成形する方法については特に制限されるものではなく、公知の成形方法を適用できる。具体的には、押出成形、射出成形、真空成形、ブロー成形、射出圧縮成形、加飾成形、他材質成形、ガスアシスト射出成形、発泡射出成形、低圧成形、超薄肉射出成形(超高速射出成形)、金型内複合成形(インサート成形、アウトサート成形)等の成形方法が挙げられる。
本実施形態の成形体の用途としては、靭性と高い導電性とが要求される用途が好適である。具体的には、本実施形態の成形体は、導電性歯車、導電性フランジ、導電性ドラムギア、導電性軸受用途等により好適に用いられる。
サンプルとなるポリアセタール樹脂2mgを、ヘキサフルオロイソプロパノールを溶媒として用いたゲル浸透クロマトグラフィー(以下、GPCと略すことがある、Waters社製)で、ポリメチルメタクリレート(以下、PMMAと略す)を標準物質として用いて計算されたPMMA換算分子量で表される数平均分子量である。この際のPMMA標準物質は数平均分子量として、2,000程度から1,000,000程度の範囲で、少なくとも4サンプルを用いた。
東芝機械(株)製EC−75NII成形機を用いて、シリンダー温度を205℃、金型温度90℃に設定し、射出時間35秒、冷却時間15秒の射出条件で、実施例及び比較例で得られたポリアセタール樹脂組成物を成形することにより、ISOダンベル(ISO294−1に準拠して成形された多目的試験片)を得た。このISOダンベルから30mm×20mm×4mmの平板を切り出し、この平板を体積固有抵抗率測定用のサンプルとした。体積固有抵抗率のレベルにより、以下の2種類の測定方法を使い分けた。
東芝機械(株)製EC−75NII成形機を用いて、シリンダー温度を205℃、金型温度90℃に設定し、射出時間35秒、冷却時間15秒の射出条件で、実施例及び比較例で得られたポリアセタール樹脂組成物を成形することにより、ISOダンベル(ISO294−1に準拠して成形された多目的試験片)を得た。このISOダンベルを用いて、ISO 527−1に準拠した引張試験を行い、引張破壊呼び歪を測定した。また、長期熱エージングは、上記ISOダンベルを80℃のオーブンで1ヶ月エージングし、ISO 527−1に準拠した引張試験を行い、引張破壊呼び歪を測定した。
住友重機工業(株)製の射出成形機(商品名「SH−75」)を用いて、シリンダー温度200℃、金型温度80℃の条件にて、右ねじれ方向、ピッチ円直径80mm、モジュール1、ねじれ角20度、歯幅12mm、ウエッブの厚さ2mm、リブの数12本のはすばギアを製造した。このようにして得られたはすば歯車について、大阪精密機械(株)製の歯車精度測定器を用い、JIS B 1702−1に準拠して、90度の間隔の4歯における歯形誤差を測定した。その歯形誤差の数値が小さいほど、はすば歯車の精度が優れていると判断した。
ファナック(株)製の射出成形機(商品名「ROBOSHOT(登録商標) α‐50iA」)を用いて、シリンダー温度200℃、金型温度80℃の条件にて、ピッチ円直径60mm、モジュール1、歯数60、ねじれ角0度、歯幅5mm、ウエッブの厚さ2mmの歯車を製造した。この歯車を23℃50RH%の環境下で24時間放置した後、東芝(株)製の歯車耐久試験機の従動側にセット、テナック(登録商標)C−45201製の同形状のギアを駆動側にセットした。ピッチ円上の回転速度を0.5m/s、トルクを4.5kgf・cmに設定して運転させ、23℃、50RH%の条件下で168時間連続運転を行った。そのときの従動側及び駆動側のギアの両方の重量減の合計(mg)をギアの耐久性として評価した。この値が低いほど、ギアの耐久性に優れていると判断した。なお、前記試験条件において、168時間の経過前にギアの歯折れが発生し、試験が続行できない場合は「歯折れあり」とした。
熱媒を通すことができるジャッケット付きの2軸セルフクリーニングタイプの重合機(L/D=8(L:重合機の原料供給口から排出口までの距離(m)、D:重合機の内径(m)。以下、同じ。))を80℃に調整した。上記重合機に、トリオキサンを4kg/時間、コモノマーとして1,3−ジオキソランを128.3g/時間、連鎖移動剤としてメチラールを、得られるポリアセタール樹脂の数平均分子量が30,000になるような量に調整して添加した。
ポリアセタール樹脂(A−i)の製造方法において、連鎖移動剤として添加するメチラールの量を、得られるポリアセタール樹脂の数平均分子量が60,000になるような量とした他は、ポリアセタール樹脂(A−i)と同様に操作を行い、ポリアセタール樹脂(A−ii)を得た。また、ポリアセタール樹脂(A−ii)のJIS K7210(190℃,2.16kg条件)に基づくMFRは10g/10分であった。
ポリアセタール樹脂(A−i)の製造方法において、連鎖移動剤として添加するメチラールの量を、得られるポリアセタール樹脂の数平均分子量が90,000になるような量とした他は、ポリアセタール樹脂(A−i)と同様に操作を行い、ポリアセタール樹脂(A−iii)を得た。また、ポリアセタール樹脂(A−iii)のJIS K7210(190℃,2.16kg条件)に基づくMFRは3g/10分であった。
ポリアセタール樹脂(A−i)の製造方法において、連鎖移動剤として添加するメチラールの量を、得られるポリアセタール樹脂の数平均分子量が160,000になるような量とした他は、ポリアセタール樹脂(A−i)と同様に操作を行い、ポリアセタール樹脂(A−iv)を得た。また、ポリアセタール樹脂(A−iv)のJIS K7210(190℃,2.16kg条件)に基づくMFRは2.7g/10分であった。
(B−i)DBP吸油量360mL/100g、BET比表面積800mg/gのカーボンブラック
(B−ii)DBP吸油量190mL/100g、BET比表面積65mg/gのカーボンブラック
(B−iii)DBP吸油量180mL/100g、BET比表面積51mg/gのカーボンブラック
(B−iv)DBP吸油量70mL/100g、BET比表面積17mg/gのカーボンブラック
また、上記のDBP吸油量及びBET比表面積は、それぞれ、ISO1304及びISO4656に基づいて測定した。
(C−i)1−ブテン含有率90質量%、エチレン含有率10質量%のオレフィン共重合体、JIS K7210(190℃,2.16kg条件)に基づくMFRは40g/10分
(C−ii)スチレン含有率20質量%、イソプレン含有率80質量%のスチレン−イソプレン共重合体、JIS K7210(190℃,2.16kg条件)に基づくMFRは5g/10分
(D−i)DIDA(大八化学工業(株)製、アジピン酸ジイソデシル)
(D−ii)ユニスター(登録商標)H310R(日油(株)製、トリメチロールプロパントリドデカン酸エステル)
本実施例では、2軸押出機(東芝機械(株)製TEM−48SS押出機(L/D=58、ベント付き)を用いて、ポリアセタール樹脂組成物を製造した。図1に2軸押出機の概略構成図を示す。
各成分を表1、表2に示す割合で配合し、上述の製造方法により溶融混練を行った。なお、実施例23及び24ではマスターバッチ(F−i)又は(F−ii)を配合したが、最終の配合の比較がしやすいように表中では(A)〜(E)成分の割合で示した。押出されたポリアセタール樹脂組成物はストランドカッターでペレットとした。得られたペレットを用いて、上述の方法により体積固有抵抗率、引張破壊呼び歪、熱エージング後の引張破壊呼び歪、寸法安定性、成形品の割れやすさの評価を行った。測定及び評価結果を表1、表2に示す。
各成分を表3に示す割合で配合し、上述の製造方法により溶融混練を行った。押出されたポリアセタール樹脂組成物はストランドカッターでペレットとした。得られたペレットを用いて、上述の方法により体積固有抵抗率、引張破壊呼び歪、熱エージング後の引張破壊呼び歪、寸法安定性、成形品の割れやすさの評価を行った。測定及び評価結果を表3に示す。
Claims (4)
- ポリアセタール樹脂(A)とカーボンブラック(B)とオレフィン樹脂(C)とエステル化合物(D)とを少なくとも含む、ポリアセタール樹脂組成物であって、
ポリアセタール樹脂(A)の数平均分子量が、50,000以上150,000以下であり、
ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、カーボンブラック(B)5質量部以上30質量部以下を含み、
カーボンブラック(B)のフタル酸ジブチル吸油量が、100mL/100g以上300mL/100g以下であり、
カーボンブラック(B)のよう素吸着法によるBET比表面積が、20mg/g以上100mg/g以下であり、
エステル化合物(D)が、脂肪族ジエステルであり、
前記ポリアセタール樹脂組成物全体に対し、エステル化合物(D)25/34質量%以上5.0質量%以下を含み、
JIS K7194に準拠して測定した体積固有抵抗率が、100Ωcm以上102Ωcm以下であり、
ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が、15%以上である、ポリアセタール樹脂組成物。 - ISO527−1に準拠して測定した引張破壊呼び歪が、20%以上である、請求項1に記載のポリアセタール樹脂組成物。
- ポリアセタール樹脂(A)100質量部に対し、エポキシ系化合物(E)0.1質量部以上5質量部以下をさらに含む、請求項1又は2に記載のポリアセタール樹脂組成物。
- 請求項1〜3のいずれか1項に記載のポリアセタール樹脂組成物を含む成形体。
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